Новые измерения Обсерватории имени Пьера Оже в Аргентине усугубили загадку ранее зарегистрированных радиосигналов, идущих из-подо льдов Южного континента. Не похоже, чтобы известные нейтрино или другие частицы могли стать их причиной. Возможно, речь идет о новых физических механизмах.
На протяжении ряда лет NASA использовало воздушные шары с Антенной импульсных быстропротекающих процессов в Антарктике (ANITA), чтобы собирать радиосигналы на высотах от 30 до 40 километров над Антарктидой. Иногда эти антенны регистрировали радиосигналы, похожие на те, что возникают от потоков космических лучей ультравысоких энергий. Проблема с ними была в том, что часть из этих сигналов шла из-под линии горизонта, то есть снизу — из-подо льдов.
Теоретически радиосигналы оттуда могут быть результатом отражения частиц от упомянутых выше потоков. Но в таком случае у радиосигналов должна быть обращенная полярность. На практике, однако, такого обращения не было. Получалось, что они возникли от нейтрино, прошедших с другой стороны Земли. Расчеты показали, что для этого нейтрино нужно было пройти порядка шести-семи тысяч километров через материал планеты.
В таком случае нейтринный поток должен сильно затухать. Чтобы ANITA зарегистрировала его, необходима огромная исходная мощность потока. Тогда его не мог не заметить детектор нейтрино IceCube в той же Антарктиде.
Международная группа ученых опубликовала в журнале Physical Review Letters работу, в которой попыталась проанализировать это явление. Согласно их выводам, ни IceCube, ни наблюдения Обсерватории имени Пьера Оже в Аргентине не могут объяснить события, выявленные ANITA.
Чтобы разобраться в деталях, исследователи смоделировали сигнал распространяющихся из-подо льда протонных потоков с энергиями частиц в 0,03-10 эксаэлектронвольта (квинтиллионы электронвольт). При любой попытке совместить наблюдения ANITA с данными других обсерваторий это не получалось: никто, кроме обсерватории на стратосферных воздушных шарах, не регистрировал сходных потоков частиц.
Авторы исследования констатировали, что стандартная модель физики частиц не предлагает удовлетворительных объяснений этим данным. Возможно, речь идет о какой-то очень необычной интерференции радиоволн подо льдами — например, от потоков частиц, идущих близко к линии горизонта, слегка углубившихся во льды, а потом переотразившихся вверх. Но никаким моделированием показать такое переотражение тоже не удалось.
Ученые пришли к выводу, что пока сигнал ANITA надо признать аномальным, сложно совместимым с известной физикой, и пытаться поймать вновь. В том числе с помощью специально для этого создаваемого нового детектора частиц в Южном полушарии — PUEO.
Хотя работа дает некоторые надежды на открытие каких-то новых частиц, то есть на «новую физику», стоит быть сдержанным в оценках. В истории современной науки не раз случалось, что наблюдения на отдельных инструментах показывали аномальные сигналы, которые не находили другими системами. Так было, скажем, с экспериментом OPERA, якобы зарегистрировавшим нейтрино, двигавшиеся быстрее скорости света. После детальной проверки методики оказалось, что результат основан на технической ошибке в работе детекторов.
Тот же детектор рядом с воздушным шаром для его подъема